全球卫星定位系统功能_全球卫星定位系统功能有哪些

文章导读:

• 1、全球定位系统简介
• 2、GPS全球定位系统有什么作用？
• 3、全球卫星定位系统（GPS）有哪些用途？
• 4、全球四大卫星定位系统分别是那四个 ？
• 5、全球四大卫星定位系统，从功能性而论哪个最好？
• 6、全球卫星定位系统有什么用途？

全球定位系统简介

全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS），是利用卫星发射的无线电信号进行导航定位。该系统具有全球性、全天候、高精度、快速实时三维导航、定位、测速和授时功能，以及良好的保密性和抗干扰性。由于该系统不受气象条件的限制，自动化程度较高，因而迅速被世界各国所采用。

（一）GPS全球定位系统的组成

GPS全球定位系统主要由三大部分组成，即空间星座部分（GPS 卫星星座）、地面监控部分和用户设备部分。

1.空间星座部分

全球定位系统的空间星座部分，由24颗卫星组成，其中包括3颗可随时启用的备用卫星。工作卫星分布在6个近圆形轨道面内，每个轨道面上有4颗卫星。卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55°，各轨道平面升交点的赤经相差60°，同一轨道上两卫星之间的升交角距相差90°。轨道平均高度为20 200km，卫星运行周期为11小时58分。同时在地平线以上的卫星数目随时间和地点而异，最少为4颗，最多时达11颗。

在全球定位系统中，GPS卫星的主要功能是：接收、储存和处理地面监控系统发射来的导航电文及其他有关信息；向用户连续不断地发送导航与定位信息，并提供时间标准、卫星本身的空间实时位置及其他在轨卫星的概略位置；接收并执行地面监控系统发送的控制指令，如调整卫星姿态和启用备用时钟、备用卫星等。

2.地面监控部分

GPS的地面监控系统主要由分布在全球的5个地面站组成，按其功能分为主控站（MCS）、注入站（GA）和监测站（MS）3种。

主控站有1个，设在美国科罗拉多的斯普林斯（Colorado Springs）。主控站负责协调和管理所有地面监控系统的工作，其具体任务有：根据所有地面监测站的观测资料推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层修正参数等，并把这些数据及导航电文传送到注入站；提供全球定位系统的时间基准；调整卫星状态和启用备用卫星等。

注入站又称地面天线站，其主要任务是通过一台直径为3.6m的天线，将来自主控站的卫星星历、钟差、导航电文和其他控制指令注入相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。注入站现有3个，分别设在印度洋迪戈加西亚（Diégo Garcia）、南太平洋卡瓦加兰（Kwajalein）和南大西洋阿松森群岛（Ascencion）。

监测站共有5个，除上述4个地面站具有监测站功能外，还在夏威夷（Hawaii）设有1个监测站。监测站的主要任务是连续观测和接收所有GPS卫星发出的信号并监测卫星的工作状况，将采集到的数据连同当地气象观测资料和时间信息经初步处理后传送到主控站。

3.用户设备部分

全球定位系统的用户设备部分，包括GPS接收机硬件、数据处理软件和微处理机及其终端设备等。

GPS信息接收机是用户设备部分的核心，一般由主机、天线和电源3部分组成。其主要功能是跟踪接收GPS卫星发射的信号并进行变换、放大、处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间；解译导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。根据接收的卫星信号频率，又可分为单频（L1）和双频（L1，L2）接收机等。

（二）GPS定位的基本原理

利用GPS进行定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离（或距离差）的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标（x，y，z）卫星之间的距离。由此可见，GPS定位的关键是测定用户接收机天线至GPS卫星之间的距离。

GPS进行定位的方法，根据用户接收机天线在测量中所处的状态来分，可分为静态定位和动态定位；若按定位的结果进行分类，则可分为绝对定位和相对定位。

所谓绝对定位，是在WGS84坐标系中，独立确定观测站相对地球质心绝对位置的方法。相对定位同样在WGS84坐标系中，确定的则是观测站与某一地面参考点之间的相对位置，或两观测站之间相对位置的方法。

所谓静态定位，即在定位过程中，接收机天线（待定点）的位置相对于周围地面点而言，处于静止状态。而动态定位正好与之相反，即在定位过程中，接收机天线处于运动状态，也就是说定位结果是连续变化的，如用于飞机、轮船导航定位的方法就属于动态定位。

各种定位方法还可有不同的组合，如静态绝对定位、静态相对定位、动态绝对定位和动态相对定位等。

（三）GPS实时差分定位

利用GPS对运动物体进行实时定位，可采用GPS接收机单点定位，由于其定位精度受钟差、大气折射率等误差影响，利用C/A码伪距单点定位精度很低。为提高实时定位精度，常采用GPS差分定位技术。

GPS动态差分的方法通常有3种。

1）位置差分。将基准站GPS接收机伪距单点定位得到的坐标值与已知坐标作差分，并将坐标修正值无线电传送至流动站，对流动站测得坐标进行修正。

2）伪距差分。利用基准站已知坐标和卫星星历，求卫星到基准站的几何距离，作为距离精确值，将此值与基准站所测的伪距值求差，作为差分修正值，通过数据链传给流动站，流动站接收差分信号后，对所接收的每颗卫星的伪距观测值进行修正，然后再进行单点定位。

3）载波相位动态实时差分（RTK）。GPS实时动态RTK测量技术，是以载波相位观测量为基础的实时差分GPS测量技术，是当代GPS测量技术发展中的一个新突破。动态实时差分技术的精度取决于高频数据传输设备的可靠性与抗干扰性；软件解算系统对保障成果可靠与精确具有决定性作用。

在常规RTK和差分GPS的基础上又建立起一种网络RTK定位技术，又叫基准站RTK。它是在一定区域内建立多个坐标为已知的GPS 基准站，对该地区进行网状覆盖，并以这些基准站为基准，计算和发播相位观测值误差改正信息。对该地区内的卫星定位用户进行实时改正的定位方式，又称多基准RTK。该方法的主要优点为覆盖面广，定位精度高，可实时提供厘米级定位。

（四）我国北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统〔BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System〕是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端3部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）、欧洲伽利略（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。已经具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。

GPS全球定位系统有什么作用？

GPS的身上载有GPS全球定位系统的接收终端机构，它充分利用定位信号获得准确方向。“斯拉姆”是采用GPS技术的第一种战术导弹。

1991年1月16日，美海军由A6型舰载攻击机携带两枚“斯拉姆”导弹飞向伊拉克的一座发电站，首先发射一枚命中发电站正面护墙，炸开一个大洞，随后一枚接踵而至，非常精确地穿洞而入，在发电站内部爆炸，彻底摧毁了这座电站。

全球卫星定位系统（GPS）有哪些用途？

为实现全天候、全球性和高精度的连续导航与定位， 1973年美国国防部批准其陆海空三军联合研制第二代卫星导航定位系统——全球定位系统(Global Position System)，简称GPS系统。起初的GPS方案由24颗卫星组成，这些卫星分布在互成120°的三个轨道平面上，每个轨道平面分布8颗卫星，这样的卫星布局可保证在地球上的任何位置都能同时观测到 6~9颗卫星。为了识别不同的卫星信号并提高系统的抗干扰能力和保密能力，科学家们采用了直接序列扩频技术(DS—SS)，整个系统相当于一个码分多址系统(CDMA)。为了补偿电离层效应的影响，该系统采用了双频调制。1978年，由于美国政府压缩国防预算，减少了对GPS的拨款，GPS联合办公室就将原来计划中卫星数由24颗减少到18颗，并调整了卫星的布局。18颗卫星分布在互成60°的6个轨道平面上，每个轨道平面分布3颗卫星，这样的配置基本能够保证在地球上任何位置均能同时观测到至少4颗卫星。但试验发现这样的卫星配置可靠性不高，另外由于在海湾战争中GPS发挥了巨大的作用，因此，在1990年对第二方案进行了修改，最终方案是由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成整个系统，6个轨道平面的每个平面上分布4颗卫星，这样的配置使同时出现在地平线以上的卫星数因时间和地点而异，最少为4颗，最多可达11颗。

GPS系统的建立给定位和导航带来巨大的变化。它可以满足不同用户的需要。在航海领域，它能进行石油勘测、海洋捕鱼、浅滩测量、暗礁定位等；在航空领域，它可以在飞机进场、着陆、中途导航、飞机会合和空中加油、武器准确投掷及空中交通管制等；在陆地上，它可用于各种车辆和人员的定位、大地测量、摄影测量、野外调查和勘探的定位等。在空间技术方面，可以用于弹道导弹的引航和定位，空间飞行器的导航和定位等。

全球四大卫星定位系统分别是那四个 ？

截至2020年12月，全球四大定位系统为：美国GPS、欧盟伽利略、俄罗斯格洛纳斯、中国北斗。

1、美国GPS

由美国国防部于20世纪70年代初开始设计、研制，于1993年全部建成。1994年，美国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权，但美国只向外国提供低精度的卫星信号。据说该系统有美国设置的“后门”，一旦发生战争，美国可以关闭对某地区的信息服务。

2、欧盟伽利略

欧盟于1999年首次公布伽利略卫星导航系统计划，其目的是摆脱欧洲对美国全球定位系统的依赖，打破其垄断，组成“伽利略”卫星定位系统。该项目总共将发射30颗卫星，位置精度达几米，亦可与美国的GPS系统兼容。

3、俄罗斯格洛纳斯

“GLONASS ”是由俄罗斯单独研发部署的卫星导航系统，该项目启动于上世纪70年代俄罗斯有22颗Glonass卫星在轨运行，但仅有16颗运转正常。该系统需要有18颗卫星才可满足继续为全俄罗斯提供导航服务的需求，至少需要24颗卫星才提供全球导航服务。

4、中国北斗

2003年5月25日零时34分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功地将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空，前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空，运行导航定位系统工作稳定，状态良好。

扩展资料：

卫星定位系统的应用：

1、精密工程、测量及变形监测中的应用

将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网，GPS网分为两大类，一类是全球或全国性的高精度GPS网；一类是区域性的GPS网。

大地测量的科研任务是研究地球形状及其随时间的变化，利用全球覆盖的高精度GPS网建立起高精度的动态坐标框架。区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网。

2、交通系统中的应用

对当前位置的定位以及对目标物的定位是地面车辆导航系统的两个关键技术。前者需要GPS获取点位根据，而后者则偏重以数字地图为基础，确定点位置，这实际上是一个地图相关分析的问题。

3、地球动力学中的应用

用GPS来监测全球和区域板块运动，监测区域地壳运动，对地球成因及动力机制的研究。研究地下断层活动模式、应力场变化，对地震危险值估计和预报。

为了进行地壳形变监测，由地震局、总参测绘局、国家测绘局、中国科学院承担的“九五”重大科学工程项目“中同地壳运动监测网络工程”已于2000年建成。

4、军事中的应用

军事上可用于协同作战、导弹的制导、搜索及救援人员野外定位。协同作战方面，GPS可为各级指挥系统提供各种目标及事件所发生的时间和地点。搜索及救援人员野外定位方面，在茫茫的沙漠上，没有任何标志，主要靠导航卫星进行定位，才能知道自己在什么地方。

参考资料来源：百度百科-全球卫星定位系统

参考资料来源：百度百科-全球定位系统 （高精度无线电导航的定位系统）

全球四大卫星定位系统，从功能性而论哪个最好？

各有优势。

全球卫星定位系统：在地球表面、近地空间的为用户提供3维坐标、速度、时间的定位定位系统。原理：卫星至用户间的距离基于卫星信号发射时间与接收之差，称为伪距，计算用户的三维位置和偏差，伪距测量至少接收4颗信号。随着全球发展，卫星定位系统在航空、汽车、测绘等领域均有应用。

目前，全球存在四大卫星定位系统，中国的北斗定位系统(BDS)，美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯定位系统(GNSS)以及伽利略定位系统(GSNS)。中国研制的全球卫星定位系统，由空间、地面和用户组成，在全球范围、全天、全时为用户提供高精度定位服务，通信能力，初步具备定位、定位能力，精度10米，0.2米/秒，授时10纳秒。

由美国研制建立的全方位、天候、时段的卫星定位系统，为用户提供高精度的位置和精确定时等信息。可提供车辆定位、行驶路线等功能，必须具备GPS终端、传输网络、监控平台。

最早开发于苏联时期，后由俄继续。1993年，俄独自建立卫星定位系统，2007年运营。只开放俄境内定位服务，2009年，服务范围拓展全球，该包括确定陆地、海上、空中目标的坐标及速度信息。

由欧盟研制的卫星定位系统，于1999年公布。系统由30颗卫星组成，27颗工作星，3颗备份。轨道高度约2.4万km，位于轨道平面内。

定位精度：均有民用10米能力。四大定位系统各有优势，GPS和GNSS应用领域广，也是普及率最高的定位系统，与它布局、投入密不可分。中国北斗仅差一颗就完成组网，在普及上仍有上升空间。

全球卫星定位系统有什么用途？

不论在地球什么地方，只要你从口袋里拿出一只像手机大小的设备，就可以知道你现在所处的精确位置，以及此刻的精确时间。这并非神话，创造这个“神话”的就是全球卫星定位系统（简称GPS）。

1973年，美国国防部根据军事上的需要，开始研制一种卫星无线电定位、导航与报时的系统，即GPS，并于1992年全部建成。GPS是由导航星座、地面台站和用户定位设备三部分组成。导航星座包括24颗卫星，其中21颗卫星是工作星，3颗作为备用星，它们均匀分布在6条轨道上，轨道高度约2万公里，倾角550，运行周期为12小时。这种卫星的分布方式，可以保证地球上任何地点的用户，随时都能实现三维坐标的精确定位。

GPS接收机由天线、接收机、信号处理器和显示器组成，能同时接收4颗卫星发射的导航信号，经过对信号到达时的测量、数据解调处理和计算，得出用户本身所处的位置坐标和运动速度，位置精度可达到15米，测速精度为0.1米/秒，授时精度为10-7秒。

GPS的主要和最初用途，是为美国在世界各地的三军部队及其武器装备、低地球轨道上的军用卫星提供定位导航，所以，现在海上发射公司已接到十几份发射的定单，崭露头角的海上发射平台初步显示了其巨大的潜力。

有关专家称，随着海上发射技术的不断成熟，将来的航天发射中心必然会由陆地转移到海洋，海上发射公司可能是这一变化的转折点。